基于影像美学原理的虚拟相机自动拍摄生成方法

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1、基于影像美学原理的虚拟相机自动拍摄生成方法姚琤，肖俊，庄越挺（浙江大学人工智能研究所，浙江，杭州310027，0571－87951853）Email:yaoch2004@yahoo.com.cn,junx@cs.zju.edu.cnyzhuang@cs.zju.edu.cn摘要：一直以来，数字虚拟环境中的相机运动需要制作人员投入大量精力去完成，自动化的相机运动由于牵涉到相当复杂的场景因素和对最终影像效果的美学要求而很难实现。本文通过对影像美学原则的分析制定规则，并利用该规则对相机主体及相机目标的运动路径进行自动计算，从而生成更有效的最终影像结果。关键字：虚拟相机运动，自动拍摄

2、，运动路径，影像美学AutomaticCameraShootingGenerationbasedonFilmAestheticsYaoCheng,XiaoJun,ZhuangYueting(TheInstituteofArtificialIntelligence,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)Abstract:Foralongtime,therealwaysneedslotsofhumanresourcesincreatingcameraeffectsindigitalenvironment.It’sdifficulttoge

3、neratecamerashootingautomaticallybecauseofcomplexenvironmentandfinalimageaesthetics.Inthisarticle,wetrytomakefilmaestheticsarule.Andbasedonthatrule,weletcomputercomputemotionpathofcameraanditstarget.Finalimageswillmatchtheaestheticsrule.Keywords:cameramotion,automaticshooting,motionpath,fil

4、maesthetics1引言虚拟场景如建筑漫游、计算机游戏、计算机动画中的镜头运动是表现场景的关键，这些不同应用中的镜头称为“虚拟相机”或是“数字摄像机”，以对应现实环境中的真实相机。[1]虚拟相机是数字动画、数字电影、虚拟漫游、电子游戏中不可缺少的部分，最终展现给观众的利用实时或非实时技术渲染生成地图像是通过环境中设定的相机来生成的，这与现实世界中影像的生成方式是相似的。虚拟相机的运动即决定了最终画面的连续运动状况和效果。[2][3]当前的各种应用中虚拟相机的运动大都是运用关键帧动画的方式或是路径跟随的方式来设定的，其生成过程需要人过多的参与和调整，虽然在对相机运动的控制上

5、更为灵活，但在一些需要简单应用的场合下效率则极为低下，不能够迅速地得到期望的效果。本文目的是提出一种根据场景自动生成虚拟相机路径的方法，该方法在一定程度上同时符合影像美学[4][5]的审美原理，即可以很大程度上减轻行业制作人员的工作难度。2虚拟相机简介虚拟相机是通过对真实相机的工作及操作方式进行模拟的方式来工作的，因此它沿用了许多真实相机的属性，如翻滚（Tumble）、轨迹（Track）、摇移（Dolly）、缩放（Zoom）。这些对相机的操控动作是通过控制相机的位置、转动和镜头焦距而实现的，对应至数字虚拟环境中则是改变虚拟相机的坐标位置（Translate(X,Y,Z)）、转

6、动角（Rotate(X,Y,Z)）、焦距（FocalLength）以实现数字化环境中对相机的控制。同时，由于数字环境的特殊性，虚拟相机被添加了更多的可控制特性。数字环境中的相机没有现实环境中的光学方面的特性，为了达到真实相机的效果，添加了镜头景深效果（DepthofField）。此外，还增加了剪切平面（ClippingPlane），通过剪切平面可以控制前景和背景中能够被最终渲染的物体。当前各种应用领域中采用的虚拟相机有两种模式：自由相机（FreeCamera）和目标相机（TargetCamera）。其它的一些相机类型基本是这两种相机的衍生。自由相机是指相机完全以自身中心坐标为

7、中心来进行运动，可以自由转动没有限制。自由相机主要用于相机运动较少的影像，如定格影像等。目标相机则有两个运动中心，一是相机以自身中心坐标为中心运动，另一个中心指的是相机的目标点的中心，无论相机在运动过程中怎样转动，其方向始终是指向目标点。目标相机是运动影像中理想的相机模式，对目标点的控制能够精确的控制最终画面中所显示的内容。因此它也被作为本系统中使用的相机。图13影像美学规则影像拍摄中的影像对于观众的吸引力是不同的。影像中的结构、色彩、光影等均对观众[6]的心理起到了影响，从而产生各种视觉心理效果。影像